汽車半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、汽車半軸的設(shè)計(jì)一、半軸的定義及作用：定義：半軸是在差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞動(dòng)力的實(shí)心軸,其 內(nèi)端與差速器半軸齒輪連接,而外端則與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂(或制動(dòng)鼓制動(dòng)盤等)相連。作用：從差速器傳來的扭矩經(jīng)過半軸、輪轂等，最終傳遞給車輪，是傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。 二、半軸的分類半浮式、全浮式和3/4浮式三種，所謂”浮“是指卸除半軸的彎曲載荷而言，其中半浮式和全浮式兩種型式應(yīng)用的較為廣泛。1、半浮式半軸半浮式半軸除傳遞扭矩外,還要承受垂直力、側(cè)向力及縱向力所作用的彎矩；常用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和微型客、貨汽車。1、半浮式半軸特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等。1、

2、半浮式半軸半浮式半軸的一些特征尺寸半浮式半軸的一些特征尺寸：2、全浮式半軸全浮式半軸除傳遞扭矩外,其它的力和力矩均由橋殼來承受。常應(yīng)用于輕型及以上的各種載貨汽車、越野車和客車。2、全浮式半軸特點(diǎn)： 具有全浮式半軸驅(qū)動(dòng)橋外端結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，故小型汽車及轎車等不必采用。全浮式半軸的一些特征尺寸：全浮式半軸的一些特征尺寸：2、全浮式半軸3、3/4浮式半軸3/4浮式半軸除傳遞扭矩外,其承受垂直力、側(cè)向力及縱向力所作用的彎矩需由半軸及橋殼的半軸套管來共同承受?？捎糜谵I車和微型、輕型客、貨車，但未得到推廣。三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、半浮式半軸計(jì)算載荷的確定以下三種可能的工況載荷：縱向力X2（驅(qū)動(dòng)力）

3、最大時(shí)，沒有側(cè)向力作用，以下簡稱第一工況；側(cè)向力Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，沒有縱向力作用，以下簡稱第二工況； 汽車承受最大靜載荷時(shí)，垂向力最大，這時(shí)不考慮側(cè)向力和縱向力的作用，以下簡稱第三工況三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、半浮式半軸計(jì)算載荷的確定H2半軸參數(shù)三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第一工況第一工況:垂向力:對左、右半軸來說wwRLgGmgZZZ22222g gw w：一側(cè)車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）本身對地面的垂直載荷：一側(cè)車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）本身對地面的垂直載荷；取值；取值41419.8=401.8N9.8=401.8NG G2 2：后橋軸荷；：后橋軸荷；取值取值174017409.8=170

4、52N9.8=17052Nm m：汽車加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后驅(qū)動(dòng)橋可?。浩嚰铀俸蜏p速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后驅(qū)動(dòng)橋可取m=1.2-1.4m=1.2-1.4；4 .98298 .4012170522 . 1三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算縱向力:按最大附著力計(jì)算2222GmXXRL：輪胎與地面的附著系數(shù)，?。狠喬ヅc地面的附著系數(shù)，取=0.8=0.8；G G2 2：后橋軸荷；：后橋軸荷；取值取值174017409.8=17052N9.8=17052Nm m：汽車加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后驅(qū)動(dòng)橋可?。浩嚰铀俸蜏p速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后驅(qū)動(dòng)橋可取m=1.2-1.4m=1.2-1.4；N96

5、.81848 . 02170522 . 1三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算縱向力:按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算rTTLeRLriTXX/max22：差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對于普通差速器：差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對于普通差速器取取=0.6=0.6；TemaxTemax：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；?。蝗?80280N.mN.mT T：汽車傳動(dòng)系效率，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)或取為汽車傳動(dòng)系效率，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)或取為0.90.9；i iTLTL：傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比，即為變速器傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比，即為變速器擋傳動(dòng)比、主減速比擋傳動(dòng)比、主減速比i i0 0之乘積；之乘積； 取取 4.313 4.3134.3=18.55 4.3

6、=18.55 r rr r：輪胎滾動(dòng)半徑；：輪胎滾動(dòng)半徑；取取0.33m0.33m。N272.849933. 0/9 . 055.182806 . 0三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)際縱向力為上面的較小者，取值 8184.96N 第一工況第一工況合成彎矩合成彎矩：22222222)()(RRLLXZbXZbM2296.81844 .98290325. 0b b是輪胎中心與軸承中心的距離是輪胎中心與軸承中心的距離, ,取取32.5mm32.5mm。mN 7 .415三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算左、右半軸所承受的扭矩為：左、右半軸所承受的扭矩為：rRrLrXrXT2233. 096.8184mN 04.2701三、半軸

7、的設(shè)計(jì)計(jì)算第二工況第二工況:垂向力：對左半軸來說wgwLLgBhGgZZ21222212G G2 2汽車滿載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)槠嚌M載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)?74017409.8=17052N9.8=17052N。g gw w一側(cè)車輪一側(cè)車輪( (包括車輪、輪轂、制動(dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)榘ㄜ囕?、輪轂、制?dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)?1419.8=401.8N9.8=401.8N。h hg g汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為0.72m0.72m。B B2 2此車輪距，為此車輪距，為1.65m1.65m。1 1輪胎和地

8、面的側(cè)向附著系數(shù)，取輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取1.01.0。8 .40165. 1172. 021217052N07.15565三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算wgwRRgBhGgZZ21222212G G2 2汽車滿載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)槠嚌M載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)?74017409.8=17052N9.8=17052N。g gw w一側(cè)車輪一側(cè)車輪( (包括車輪、輪轂、制動(dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)榘ㄜ囕啞⑤嗇?、制?dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)?1419.8=401.8N9.8=401.8N。h hg g汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，

9、此車為0.72m0.72m。B B2 2此車輪距，為此車輪距，為1.65m1.65m。1 1輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取1.01.0。8 .40165. 1172. 021217052N33.683第二工況第二工況:垂向力：對右半軸來說三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算12122212BhGYgLG G2 2汽車滿載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)槠嚌M載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)?74017409.8=17052N9.8=17052N。g gw w一側(cè)車輪一側(cè)車輪( (包括車輪、輪轂、制動(dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)榘ㄜ囕?、輪轂、制?dòng)鼓、制動(dòng)器等）自

10、重，此橋?yàn)?1419.8=401.8N9.8=401.8N。h hg g汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為0.72m0.72m。B B2 2此車輪距，為此車輪距，為1.65m1.65m。1 1輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取1.01.0。165. 1172. 021217052N87.15966第二工況第二工況:側(cè)向力：對左半軸來說三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算12122212BhGYgRG G2 2汽車滿載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)槠嚌M載靜止于水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，此橋?yàn)?74017409.8=17052N9.8=17052N。

11、g gw w一側(cè)車輪一側(cè)車輪( (包括車輪、輪轂、制動(dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)榘ㄜ囕?、輪轂、制?dòng)鼓、制動(dòng)器等）自重，此橋?yàn)?1419.8=401.8N9.8=401.8N。h hg g汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，此車為0.72m0.72m。B B2 2此車輪距，為此車輪距，為1.65m1.65m。1 1輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取輪胎和地面的側(cè)向附著系數(shù)，取1.01.0。165. 1172. 021217052N13.1085第二工況第二工況:側(cè)向力：對右半軸來說三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第二工況第二工況垂向力和側(cè)向力作用下的合成彎矩為：垂向力和側(cè)向力作用下的合成彎矩為：bZ

12、rYMLrLL220325. 007.1556533. 087.15966mN 2 .4763bZrYMRrRR220325. 033.68333. 013.1085mN 3 .380三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第三工況第三工況:半軸只受垂向彎矩bgGkMwdV22K Kd d動(dòng)動(dòng)載荷系載荷系數(shù)，取數(shù)，取2.52.5；0325. 08 .4012170525 . 209.660三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2、全浮式半軸計(jì)算載荷的確定按最大附著力計(jì)算半軸轉(zhuǎn)矩T；按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算半軸轉(zhuǎn)矩T的公式驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 型型 式式計(jì)計(jì) 算算 公公 式式424466FHgeiiiTT0max2/0maxFLgeiiiTT2/0m

13、axFHgeiiiTT3/0maxFLgeiiiTT2/FLFHii2/FLFHii3/2/FLFHii3/2/FLFHii0maxiiTTge三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2、全浮式半軸計(jì)算載荷的確定:差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù), ,對于普通圓錐行星齒輪差速器對于普通圓錐行星齒輪差速器=0.6=0.6i ig1g1：變速器：變速器I I擋傳動(dòng)比擋傳動(dòng)比i iFHFH：分動(dòng)器高檔傳動(dòng)比：分動(dòng)器高檔傳動(dòng)比i iFLFL：分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比：分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比i i0 0：主減速比：主減速比三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：331016dTdd在在“b”“b”段范圍內(nèi)段

14、范圍內(nèi), ,半軸直徑半軸直徑40mm40mm。半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，可取為半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，可取為=490588MPa=490588MPa3310401614. 304.270105.215TT半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取2701.04N2701.04Nmm三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸的彎曲應(yīng)力：半軸的彎曲應(yīng)力：331032dMwdd在在“b”“b”段范圍內(nèi)段范圍內(nèi), ,半軸直徑半軸直徑40mm40mm。3310403214. 37 .415MPa08.66M M半軸承受的合成彎矩，分三種工況。半軸承受的合成彎矩，分三種工況。工況一：工況一：工況二：工況二：工況三：工況三：

15、MPaw5 .758MPaw1 .105三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸的合成應(yīng)力：半軸的合成應(yīng)力：223w半軸承受的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。半軸承受的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。半浮式半軸許用合成應(yīng)力半浮式半軸許用合成應(yīng)力600600750(MPa)750(MPa)。2205.215308.66MPa3 .378w w半軸承受的彎曲應(yīng)力，分三種工況。半軸承受的彎曲應(yīng)力，分三種工況。工況一：工況一：工況二：工況二：工況三：工況三：223w223w2205.21535 .7582205.21531 .105MPa845MPa387三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸花鍵的剪切應(yīng)力：半軸花鍵的剪切應(yīng)力：bzLdDTP

16、ABs4103D DB B半軸花鍵外徑半軸花鍵外徑32.809mm32.809mm。d dA A與半軸花鍵配合的花鍵孔內(nèi)徑與半軸花鍵配合的花鍵孔內(nèi)徑31.115mm31.115mm。zz半軸花鍵齒數(shù)半軸花鍵齒數(shù)3030。L Lp p半軸花鍵工作長度半軸花鍵工作長度35mm35mm。bb半軸花鍵齒寬半軸花鍵齒寬1.66mm1.66mm。半軸花鍵載荷分配的不均勻系數(shù)，取半軸花鍵載荷分配的不均勻系數(shù)，取0.750.75。三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸花鍵的剪切應(yīng)力：半軸花鍵的剪切應(yīng)力：bzLdDTPABs4103MPa3 .12971.05(MPa)71.05(MPa)半軸花鍵許用剪切應(yīng)力

17、。半軸花鍵許用剪切應(yīng)力。75. 066. 135304115.31809.321004.27013三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3、半軸的強(qiáng)度計(jì)算半軸花鍵的擠壓應(yīng)力：半軸花鍵的擠壓應(yīng)力：PABABszLdDdDT24103MPa4 .253196(MPa)196(MPa)半軸花鍵許用擠壓應(yīng)力。半軸花鍵許用擠壓應(yīng)力。75. 035302115.31809.324115.31809.321004.27013三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4、全浮式半軸桿部直徑的初選方法一：方法一： 33318. 205. 2196. 010TTdd-d-半軸的桿部直徑，半軸的桿部直徑，mmmm；T-T-半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N

18、Nmm； -半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，MPaMPa。三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4、全浮式半軸桿部直徑的初選方法二：方法二：例如，當(dāng)半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩例如，當(dāng)半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=9800NT=9800Nmm時(shí)，如取扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)，如取扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=539MPa=539MPa，則半軸的桿，則半軸的桿部直徑部直徑d d按圖得按圖得45mm45mm。三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5、半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理5.15.1、在保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能要求條件下，推薦采用的半軸材料牌號為在保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能要求條件下，推薦采用的半軸材料牌號為40Cr40Cr、42CrMo42CrMo、40MnB40MnB、40CrMnMo40CrMnM

19、o、35CrMo35CrMo等等等等5.25.2、半軸熱處理工藝，推薦采用預(yù)調(diào)質(zhì)處理后表面中頻淬火處理工藝。預(yù)調(diào)半軸熱處理工藝，推薦采用預(yù)調(diào)質(zhì)處理后表面中頻淬火處理工藝。預(yù)調(diào)質(zhì)處理后心部硬度為質(zhì)處理后心部硬度為HRC24HRC243030；中頻淬火處理后桿部表面硬度不低于；中頻淬火處理后桿部表面硬度不低于HRC52HRC52；花鍵處允許降低；花鍵處允許降低3 3個(gè)硬度單位，桿部硬化層深度范圍為桿部直徑的個(gè)硬度單位，桿部硬化層深度范圍為桿部直徑的10102020，硬化層深度變化不大于桿部直徑的，硬化層深度變化不大于桿部直徑的5 5，桿部圓角應(yīng)淬硬，法，桿部圓角應(yīng)淬硬，法蘭盤可不調(diào)質(zhì)。蘭盤可不調(diào)質(zhì)

20、。5.35.3、感應(yīng)淬火后半軸的金相組織感應(yīng)淬火后半軸的金相組織 預(yù)調(diào)質(zhì)處理后表面中頻淬火處理，硬化層為回火馬氏體，心部為回火索預(yù)調(diào)質(zhì)處理后表面中頻淬火處理，硬化層為回火馬氏體，心部為回火索氏體；氏體；三、半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5、半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理5.45.4、粗糙度：法蘭盤安裝端面不大于粗糙度：法蘭盤安裝端面不大于Ra3Ra32 2，經(jīng)過加工的桿部不大于，經(jīng)過加工的桿部不大于 Ra6Ra6. .3 3 ，與軸承配合表面不大于，與軸承配合表面不大于Ra 0.8Ra 0.8，與防塵油封配合表面不大于，與防塵油封配合表面不大于Ra0.8Ra0.8，與半軸油封配合表面粗糙度為，與半軸油封配合表面粗糙度為Ry(0.8-3.2)Ry(0.8-3.2)，花鍵表面粗糙度不，花鍵表面粗糙度不大于大于Ra3.2Ra3.2；5.55.5、半軸應(yīng)半軸應(yīng)100%100%探傷檢查；探傷檢查；5.65.6、半軸表面不應(yīng)有折疊、凹陷、黑皮、砸痕、裂紋等缺陷。桿部表面允半軸表面不應(yīng)有折疊、凹陷、黑皮、砸痕、裂紋等缺陷。桿部表面允許有磨去裂紋的痕跡，磨削后存在的磨痕深度不大于許有磨去裂紋的痕跡，磨削后存在的磨痕深度不大于0.5mm0